HELIOS-Retrieval：一个开源嵌套采样大气反演代码，应用于 HR 8799 系外行星及对行星形成的推断约束
地球与行星天体物理
2017-08-22 v4 大气与海洋物理
摘要
我们推出了一个名为 HELIOS-Retrieval（以下简称 HELIOS-R）的开源反演代码，旨在通过反演系外行星大气的实测光谱来获取化学丰度和温度-压力廓线。在当前实现中，我们在前向模型中采用了纯吸收极限下辐射传输方程的精确解，这使我们能够对所有出射光线进行解析积分（而非执行高斯求积）。考虑了两种化学模型：无约束化学（混合比视为自由参数）和平衡化学（通过解析公式强制执行，仅元素丰度为自由参数）。嵌套采样算法使我们能够基于模型间贝叶斯证据的比较，正式实施奥卡姆剃刀原则。我们对直接成像的系外行星 HR 8799b、c、d 和 e 的实测光谱进行了反演分析。贝叶斯证据表明，HR 8799b、c 和 d 不利于化学平衡。我们发现外侧的 HR 8799b 和 c 系外行星具有超太阳的 C/O、C/H 和 O/H 值，而内侧的 HR 8799d 和 e 系外行星则具有亚恒星的 C/O、亚恒星的 C/H 和超恒星的 O/H 值。如果这些反演得到的性质代表了系外行星的整体组成，那么它们与通过引力不稳定性（无晚期吸积）形成不一致，而与核心吸积情景一致，在该情景中，内侧和外侧系外行星的晚期冰物质吸积方式不同。对于 HR 8799e，我们发现 K 波段光谱对于约束 C/O 和 C/H 至关重要。HELIOS-R 作为 Exoclimes 模拟平台（ESP；www.exoclime.org）的一部分公开提供。
引用
@article{arxiv.1610.03216,
title = {HELIOS-Retrieval: An Open-source, Nested Sampling Atmospheric Retrieval Code, Application to the HR 8799 Exoplanets and Inferred Constraints for Planet Formation},
author = {Baptiste Lavie and João M. Mendonça and Christoph Mordasini and Matej Malik and Mickaël Bonnefoy and Brice-Olivier Demory and Maria Oreshenko and Simon L. Grimm and David Ehrenreich and Kevin Heng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.03216},
year = {2017}
}
备注
27 pages, 21 figures, 3 tables, published in AJ